南京邮电大学软件设计实验报告.docx
南京邮电大学软件设计实验报告 软件设计报告 ( 2022 / 2022 学年第二学期) 课程名称软件设计 指导老师赵江实习时间第十八周学生姓名学号 _学院_专业 软件设计 课程编号：B0465011C 适用专业： 班级： 一、所涉及的课程及知识点 涉及的课程：第6学期之前的专业基础课程。 知识点：专业基础课程中所学的知识点。 二、目的与任务 目的：通过软件设计，培养学生的实践能力和创新精神，加强学生对专业基础课程的理解和掌握，加强学生高级语言编程能力、应用软件以及仿真能力。 任务：选择以下任一模块进行设计：Matlab软件仿真、C语言及应用。 软件设计的内容 题目1：如果给出两个矩阵? ? ?=136782078451220224A ，? ?=087654321B ，执行下面的矩阵运算命令。 （1）B A *5+和I B A +-分别是多少（其中I 为单位矩阵） （2）B A *?和B A *将分别给出什么结果，它们是否相同为什么 逻辑功能程序： function = EXP1() A=4,12,20;12,45,78;20,78,136; B=1,2,3;4,5,6;7,8,0; I=eye(3); disp('A+5*B='); disp(A+5*B); disp('A-B+I=') disp(A-B+I); disp('A.*B='); disp(A.*B) disp('A*B='); disp(A*B); End 实验过程与结果 打开matlab ，在命令窗口“Command Window ”中键入edit,启动程序编辑器。输入完整程序后利用save as 储存为M 文件，文件名为EXP1。返回主界面， 在命令窗口“Command Window”中输入函数EXP1()，按下回车，得到程序运行结果如下： >> EXP1( ) A+5*B= 9 22 35 32 70 108 55 118 136 A-B+I= 4 10 17 8 41 72 13 70 137 A.*B= 4 24 60 48 225 468 140 624 0 A*B= 192 228 84 738 873 306 1284 1518 528 实验结果分析 （1）利用MATLAB提供的disp函数既可以输出表达式、数值，也可以输出字符串，其调用方式为：disp(表达式或数值）、disp（待显示字符串）； （2）在MATLAB的矩阵运算中，+、-运算符通用，表示矩阵相加、减；* 与.*不同在于*表示矩阵乘法，而.*表示矩阵对应位置元素相乘，所以*要求两个矩阵的行、列数互为转置，而.*则要求两个矩阵行、列数要相同； （3）使用eye可以获得单位矩阵函数（矩阵对角线处元素为1，其余元素为0），矩阵的阶数由括号内的值决定，格式为eye(n),n为矩阵阶数。 题目2：请绘制出一个圆形，要求用函数实现。 逻辑功能程序 function = EXP2(a,b,R) t=0:pi/150:2*pi; x=a+R*cos(t); y=b+R*sin(t); hold on; plot(x,y); plot(a,b,'+'); axis(a-R,a+R,b-R,b+R); axis equal; title('圆:(x-a)2+(y-b)2=R2'); legend('(x-',num2str(a),')2+(y-',num2str(b),')2=',num2str(R), '2'); hold off; end 实验过程与结果 打开matlab，在命令窗口“Command Window”中键入edit,启动程序编辑器。输入完整程序后利用save as储存为M文件，文件名为EXP2。返回主界面，在命令窗口“Command Window”中输入函数EXP2()，按下回车，得到程序运行结果如下： >>EXP2(15,25,40) -100102030405060x 圆：(x-a)2+(y-b)2=R 2 实验结果分析 （1）构建关于圆的参数方程，使用hold on 的使用保证后绘的图不会覆盖先绘的图，在程序结束前使用hold off ； （2）为了使圆的圆心位置和半径长度等参数可调，所以函数使用了带参量的输入方式； （3）绘图使用plot 函数，带参数可以限制绘图范围，plot 函数绘制圆心用符号+表示； （4）axis equal 是坐标轴刻度等距，这样是图形显示的不失真； （5）lengend 、num2str 函数添加图形注释，lengend 添加注释的调用格式为lengend(字符串，num2str 使数值转换成字符，num2str （数值或数值的表达式）； 题目3：双极型晶体管基区少子浓度分布 试绘出缓变基区的杂质分布为： ()()? ? ?-=B B B W x N x N 10； ()()x W B B B e N x N - =0时， 基区的少子浓度分布图，并能清楚解释各参量对少子浓度分布函数的影响。 程序说明：当晶体管偏置在有源放大区时，V C >kT /q ，集电结边缘处电子密度为零，即 x =W B ，n B (W B )=0。由此边界条件，得到缓变基区少子浓度分布函数： ?- =B W x B B nB nE B dx x N x N qD I x n )() (1 )( 假定：I nE =；D nB =2cm 2/s ；W B =；q =。 逻辑功能程序 function = Question3( ) syms x eta NB0 InE DnB WB q a ; NB1x=NB0*(1-x/WB); NB2x=NB0*exp(-eta*x/WB); nBx=InE*int(NB2x,x,x,WB)/(NB2x*q*DnB); nB0=InE*WB/(q*DnB); y=nBx/nB0; nB0=subs(nB0,InE,DnB,WB,q,2,*10-19); y=subs(y,x,a*WB); y=subs(y,q,*10-19); for i=0:2:8 yx=limit(y,eta,i); ezplot(yx,0,1); text'=',num2str(i); hold on; end hold off; grid on; title('不同内建电场下的基区少子浓度分布'); text,'nB0=InE*WB/(q*DnB)=',num2str(nB0*10-15),'*108cm-2' ); xlabel('x/WB'); ylabel('nBx*q*DnB/(InE*WB)'); axis(0,1,0,1); end 实验过程与结果 打开matlab，在命令窗口“Command Window”中键入edit,启动程序编辑器。输入完整程序后利用save as储存为M文件，文件名为EXP1。返回主界面，在命令窗口“Command Window”中输入函数EXP1()，按下回车，得到程序运行结果如下： >>Question3() 0.10.20.30.4 0.50.60.70.80.91 00.10.20.30.4 0.50.60.70.8 0.9 1x/WB 不同内建电场下的基区少子浓度分布 n B x *q *D n B /(I n E *W B ) 实验结果分析 （1）当杂质浓度呈线性分布时，少子浓度分布呈线性变化。少子浓度随基区宽度的增大逐渐减小； （2）当杂质浓度呈指数分布时，少子浓度分布也呈指数变化。少子浓度随基区宽度的增大逐渐减小； （3）随着eta 的增大，基区少子浓度逐渐减少，这是因为内建电场增大的原因，达到同样电流密度所需少子浓度梯度较低； （4）符号变量及其表达式的使用需要提前定义，用syms 定义； （5）对符号或表达式的积分采用int 函数，可以指定上下限，也可以只是不定积分。 题目4：确定PN 结势垒区内电场分布和碰撞电离率随反偏电压的变化关系。 （1）基本目标：突变结分析 （2）标准目标：突变结线性缓变结分析 设计物理基础背景 (1)突变结势垒区内电场分布分析 内建电势02 log D A bi i N N V V n = N 区耗尽区宽度 12 02()s bi n D N V V q x N ? +?= P 区耗尽区宽度 12 02()s bi p A N V V q x N ? +?= ， 其中，V 为反偏电压，约化浓度 0D A D A N N N N N = + 电场强度()E x 在耗尽区中的变化关系如下式（1-4）、（1-5）所示： ()()n D s q E x x x N = + (0n x x -) ()()p A s q E x x x N = - (0p x x ) 且()E x 在0x =处达到最大值 1 2 max 02()bi s q E N V V ? =+? (2)线性缓变结电场分布分析 内建电势 2 1 3012log 2s bi bi i V a V V n aq ?= ? 其中，杂质浓度梯度a 为常数，不妨取1910a = 耗尽区宽度 ()1 3 1212s n p bi x x V V aq ?= +? 电场强度()E x 在0x =处达到最大值 ()2max 8n p s aq E x x = + 电场强度()E x 在耗尽区的变化关系为 2 max 1p x E E x ? ?=- ? ? ? (3)碰撞电离率随反偏电压的变化关系 碰撞电离率 exp m i B A E ? ?=-? ? 碰撞电离率表达式中的常数值 代入上式（1-11），得：
